微生物脫鹽燃料電池與電容法除鹽技術(shù)耦合工藝的研究.pdf

1、微生物脫鹽燃料電池(microbialdesalinationcell,MDC)是從2009年發(fā)展起來的新型的除鹽技術(shù),由于MDC本身在除鹽過程中不需要消耗能量并且能夠輸出一定的電能,從MDC出現(xiàn)至今,一直受到學(xué)術(shù)界的廣泛關(guān)注,然而MDC在處理低濃度鹽水時(shí),存在反應(yīng)器內(nèi)阻升高,脫鹽速率下降等問題,為了解決這個(gè)問題,本課題提出,使用電容法除鹽技術(shù)(capacitivedeionization,CDI)作為MDC的后續(xù)處理工藝,當(dāng)MDC處理

2、高濃度鹽水至一定濃度時(shí),使用CDI處理。
　　本課題主要針對(duì)CDI工藝的優(yōu)化進(jìn)行研究。分別研究了CDI電極制備條件的優(yōu)化,運(yùn)行工藝的優(yōu)化,同時(shí)還研究了MDC運(yùn)行過程中脫鹽速率、產(chǎn)水量、內(nèi)阻的變化以確定MDC不適宜處理的鹽水濃度,并研究了使用MDC作為CDI電源時(shí),CDI的除鹽性能。
　　本課題CDI使用的電極為活性炭粉末電極。研究結(jié)果表明,在制備電極過程中,使用化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的碳紙作為集流體具有更優(yōu)的電化學(xué)性能,當(dāng)炭黑含量為1

3、0％時(shí),電極的內(nèi)阻較小,并且具有較大的比電容;使用化學(xué)處理并不能很好地提高電極的電化學(xué)性能。在CDI運(yùn)行工藝研究中,使用1.5V操作電壓,25mL/min的運(yùn)行流速能夠使得CDI獲得較好的電吸附量與電吸附速率,當(dāng)使用電吸附處理濃度較大的鹽水時(shí),膜電容法除鹽(membranecapacitivedeionization,MCDI)具有更優(yōu)的性能。
　　通過MDC的運(yùn)行過程中,脫鹽速率、產(chǎn)水量、內(nèi)阻等參數(shù)的測(cè)定,確定本實(shí)驗(yàn)條件下MDC

4、不適于處理小于1g/L的鹽水,比較CDI與MCDI在處理1g/L鹽水時(shí)的差異,選擇MCDI作為CDI的后續(xù)處理工藝。以MDC為MCDI供電的條件下,MCDI較直流穩(wěn)壓電源在同等操作電壓條件下(與MDC開路電壓相同)具有較大的電吸附量,由于MDC輸出功率的限制,MCDI的除鹽性能無法進(jìn)一步提高,并聯(lián)MDC的設(shè)計(jì),在一定程度上提高了MCDI電極的電吸附量。
　　以MDC與MCDI的組合工藝較好的解決了MDC在處理低濃度鹽水時(shí)脫鹽速率下